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Chimica per il liceo/Le leggi ponderali delle reazioni chimiche: differenze tra le versioni

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== Legge della conservazione della massa (legge di Lavoisier) ==
Legge di conservazione della massa,  Lavoisier '''Enunciato''': '''in una reazione chimica, la massa dei reagenti è uguale alla massa dei prodotti.'''
 
la legge della conservazione della massa esprime un concetto comune a tutte le scienze, la massa non può variare. <u>In una qualsiasi reazione la somma delle masse prima e dopo la reazione rimane invariata</u>.
 
==== Esempio 1 ====
Es: seSe si fanno reagire 56 gr di Fe con 70 gr di Cl<sub>2</sub> quanti grammi di cloruro ferrico si formano?
 
Fe +  Cl<sub>2</sub> '''<big>→</big>''' FeCl<sub>2</sub>
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e ovvio che in base alla legge appena enunciata si formeranno 126 gr di FeCl<sub>2</sub>.
 
==== Esempio 2 ====
ES: scaldandoScaldando del carbonato di calcio CaCO<sub>3</sub> avviene la seguente reazione:
 
CaCO<sub>3</sub> '''<big>→</big>''' CaO + CO<sub>2</sub>
 
se si scaldano 50 gr di CaCO<sub>3</sub> il residuo di CaO, ossido di calcio, è di 28 gr. Quanta CO<sub>2</sub> si è formata?
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== Legge delle proporzioni definite (legge di Proust) ==
'''Enunciati''':
enunciati
 
# '''In un composto chimico, sostanza pura,  gli elementi che lo costituiscono sono sempre presenti secondo rapporti in massa definiti e costanti.'''
# '''quando due o più elementi reagiscono per formare un determinato composto - sostanza pura-, si combinano sempre secondo proporzioni in massa definite e costanti.'''
 
Questa legge pone dei vincoli, cioè i composti chimici sono formati da due o più elementi ma le proporzioni in peso tra gli elementi sono sempre uguali per uno stesso composto. E in una reazione va rispettata la stessa legge.
 
==== Esempio 1 ====
perPer comprendere questa legge proviamo a fare un esempio: se poniamo di voler far reagire del calcio Ca, con del cloro Cl<sub>2</sub> noteremo che per ogni 40 gr di Ca reagiscono sempre 71 gr di Cl. Se ad esempio  proviamo a far reagire 10 gr di Ca reagiranno 18.5 gr di Cl<sub>2</sub>. questi numeri ci dicono che le proporzioni con cui avviene questa reazione è sempre 40 gr di Ca e 71 gr di Cl<sub>2</sub>
 
Ca + Cl<sub>2</sub> '''<big>→</big>''' CaCl<sub>2</sub>
 
==== Esempio 2 ====
Es: data la seguente reazione
 
C + O<sub>2</sub> '''<big>→</big>''' CO<sub>2</sub>
 
sapendo che 12 gr di carbonio reagiscono sempre con 32 gr di O<sub>2</sub> . Con 3 gr di C quanti gr di O<sub>2</sub> reagiscono:?
 
# 16
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la risposta è la n° 3 infatti per rispettare la proporzione
 
12 : 32 = 3 :gr massa O<sub>2</sub>
 
grmassa O<sub>2</sub>= 32*3/12=8 g
 
La risposta in questo caso si presta ad essere immediata, infatti se consideriamo i gr di carbonio 12 e 3, 3 si ottiene dividendo 12/4, la stessa operazione devo farla per l’O<sub>2</sub>, cioè 32/4=8.
 
==== Esempio 3 ====
Es: Sapendo che nel composto ternario Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> , carbonato di sodio, il rapporto di combinazione tra sodio, carbonio e ossigeno è
 
mNam<sub>Na</sub> : mCm<sub>C</sub> : mOm<sub>O</sub> = 64: 12: 48
 
determinare ila grammimassa di carbonio e di ossigeno necessari a combinarsi con 2.0 grammi di sodio
 
Per determinare ila grammimassa di carbonio necessari si deve tener presente che il rapporto tra sodio e carbonio è 64:12. A questo punto o si può impostare una proporzione del tipo:
 
64 : 12 = 2.0 : gr di C       Da cui gr di C = 2.0 ∙ 12/64 = 0.375 g
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== Legge di Dalton ==
'''Quando due elementi si combinano tra loro per formare dei composti, una certa quantità di un elemento si combina con quantità multiple dell'altro che stanno tra loro come numeri piccoli e interi'''. questoQuesto è un modo per enunciare la legge di Dalton o delle proporzioni multiple. Un elemento, ad esempio il carbonio C, può reagire con ossigeno in due modi differenti, cioè:
 
==== Esempio ====
C+O<sub>2</sub> > CO<sub>2</sub>▼
Un elemento, ad esempio il carbonio C, può reagire con ossigeno in due modi differenti, cioè:
 
▲C + O<sub>2</sub> '''<big>→</big>''' CO<sub>2</sub>
 
oppure
 
2C+ O<sub>2</sub> '''<big>→</big>''' 2 CO
 
la prima reazione avviene quando il carbonio si combina con ossigeno in ambienti areati ricchi di O<sub>2</sub>, producendo l’innocua anidride carbonica.
 
La seconda reazione avviene quando il carbonio si combina con ossigeno in ambienti chiusi e poveri di O<sub>2</sub> producendo un gas , monossido di carbonio, molto pericoloso e causa di molti incidenti domestici.
 
Le due reazioni sono ovviamente differenti, quindi sono differenti le proporzioni,
 
Nella prima reazione 12 gr di C reagiscono con 32 gr di O<sub>2</sub>. Nella seconda reazione 24 gr di C reagiscono con 32 gr di O<sub>2</sub>. Le due masse di carbonio quindi stanno tra loro in un rapporto di 1 : 2, esprimibile con numeri interi e piccoli.
 
= Il bilanciamento delle reazioni chimiche =
Il bilanciamento di una reazione chimica consiste nell’introdurrenel mettere davanti alle formule di reagenti e prodotti un opportuno coefficiente, un numero in genere intero, che chiameremo '''coefficiente stechiometrico'''. Il bilanciamento delle reazione è una delle operazioni più importanti della chimica, ed è una diretta conseguenza della '''legge di Lavoisier: in una reazione chimica, la massa dei reagenti è uguale alla massa dei prodotti'''. In qualsiasi reazione chimica il numero degli atomi deve rimanere invariato. nessun atomo può sparire oppure generarsi dal vuoto,  quindi per ciascun elemento, il numero di atomi presenti tra i reagenti deve necessariamente essere uguale a quello presente tra i prodotti. i  '''coefficienti stechiometrici''', vanno scritti esclusivamente '''davanti alle formule''', i pedici non possono modificarsi.
 
* il bilanciamento di una reazione non può essere condotto modificando i pedici delle formule, cioè i numeri scritti in basso dopo il simbolo dell’elemento, ▼
Ca +O<sub>2</sub> > CaO
* se davanti alla formula di una molecola non compare alcun coefficiente stechiometrico, questo vale 1; se, invece, il coefficiente è 2, oppure 3 (o superiore) si deve considerare un numero di molecole doppio, triplo ..., e ciò porta a raddoppiare, triplicare, e così via di seguito, il numero di tutti i tipi di atomo di cui la molecola è formata. Per esempio, la scrittura 4 NO<sub>2</sub> indica 4 molecole di diossido di azoto, ciascuna delle quali contiene 1 atomo di azoto e 2 di ossigeno; in totale, pertanto, si avranno 4´1 = 4 atomi Ne 4´2 = 8 atomi O;▼
* i coefficienti stechiometrici vanno introdotti in successione sino a che il numero di atomi di ciascuna specie non coincide da una parte e dall’altra della freccia;.▼
 
==== Esempio 1 ====
Se il Calcio reagisce con l’ossigeno si forma l’ossido di Calcio CaO, la reazione sopra indica proprio questo. le reazioni si indicano con una freccia poiché i reagenti si trasformano in prodotti, scrivere il simbolo uguale è da sprovveduti.▼
Bilanciare la seguente reazione: Ca + O<sub>2</sub> '''<big>→</big>''' CaO
 
▲Se il Calcio reagisce con l’ossigeno si forma l’ossido di Calcio CaO, la reazione sopra indica proprio questo. leLe reazioni si indicano con una freccia poiché i reagenti si trasformano in prodotti, scrivere il simbolo uguale ènon daè sprovveduticorretto.
Guardando la reazione ci rendiamo immediatamente conto che a sinistra il simbolo O2 mi indica che sono presenti due atomi di ossigeno, mentre a destra il simbolo CaO indica che nell’ossido di Ca è presente un solo atomo di ossigeno. quando si bilanciano queste reazioni si bilancia sempre l’ossigeno aggiungendo i coefficienti stechiometrici davanti al composto.▼
 
▲Guardando la reazione ci rendiamo immediatamente conto che a sinistra il simbolo O2O<sub>2</sub> mi indica che sono presenti due atomi di ossigeno, mentre a destra il simbolo CaO indica che nell’ossido di Ca è presente un solo atomo di ossigeno. quando si bilanciano queste reazioni si bilancia sempre l’ossigeno aggiungendo i coefficienti stechiometrici davanti al composto.
 
Per bilanciare l’ossigeno devo moltiplicare CaO per due
 
Ca + O<sub>2</sub> --'''<big>→</big>''' 2 CaO
 
così facendo mi rendo conto di aver sbilanciato il Ca, infatti ora a destra gli atomi di Ca sono due e a sinistra è solo uno. Per  bilanciare il Ca basterà moltiplicare a sinistra il Ca per due
 
2 Ca +O<sub>2</sub> --'''<big>→</big>''' 2 CaO
 
==== Esempio 2 ====
ES: bilanciare la seguente reazione
Bilanciare la seguente reazione: Na + O<sub>2</sub> '''<big>→</big>''' Na<sub>2</sub>O
 
Na + O<sub>2</sub> --> Na<sub>2</sub>O
 
Guardando la reazione ci rendiamo immediatamente conto che a sinistra il simbolo O2 mi indica che sono presenti due atomi di ossigeno, mentre a destra il simbolo Na2O indica che nell’ossido di Na è presente un solo atomo di ossigeno. quando si bilanciano queste reazioni si bilancia sempre l’ossigeno aggiungendo i coefficienti stechiometrici davanti al composto.
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Per bilanciare l’ossigeno devo moltiplicare CaO per due
 
Na +O<sub>2</sub> --'''<big>→</big>''' 2 Na<sub>2</sub>O
 
così facendo mi rendo conto di aver sbilanciato il Na, infatti ora a destra gli atomi di Na sono quattro e a sinistra è solo uno. Per  bilanciare il Ca basterà moltiplicare a sinistra il Ca per due
 
4 Na +O<sub>2</sub> --'''<big>→</big>''' 2 Na<sub>2</sub>O
 
==== Esempio 3 ====
ES: bilanciare la seguente reazione
Bilanciare la seguente reazione: Al + O<sub>2</sub> --'''<big>→</big>''' Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>▼
 
▲Al + O<sub>2</sub> --> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
 
Guardando la reazione ci rendiamo immediatamente conto che a sinistra il simbolo O<sub>2</sub> mi indica che sono presenti due atomi di ossigeno, mentre a destra il simbolo Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>indica che nell’ossido di Alluminio sono presenti tre atomi di ossigeno.
 
Per bilanciare l’ossigeno bisogna moltiplicare Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> per due in modo tale da avere sei atomi di ossigeno a destra . così facendo a sinistra basterà moltiplicare per tre O<sub>2</sub> in modo tale da avere sei
 
Al +3 O<sub>2</sub> --'''<big>→</big>''' 2 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
 
infine si bilancia l’alluminio, infatti ora a destra gli atomi di Al sono quattro e a sinistra è solo uno. Per  bilanciare il Ca basterà moltiplicare a sinistra il Ca per due
 
4 Al + 3 O<sub>2</sub> --'''<big>→</big>''' 2 Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
 
==== Esempio 4 ====
 
Bilanciare la seguente reazione: N<sub>2</sub> + H<sub>2</sub> --'''<big>→</big>''' NH<sub>3</sub>▼
 
ES: bilanciare la seguente reazione
 
▲N<sub>2</sub>+H<sub>2</sub> --> NH<sub>3</sub>
 
La reazione di sintesi dell’ammoniaca NH<sub>3</sub>, reazione fondamentale in campo industriale.
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La reazione si bilancia sempre allo stesso modo, cioè mancando l’ossigeno si bilancia l’elemento con il numero dispari maggiore cioè H. Gli atomi di H a destra sono 3 mentre a sinistra sono due, quindi procediamo come nell’esempio precedente moltiplicare NH<sub>3</sub> per due in modo tale da avere sei atomi di idrogeno a destra . così facendo a sinistra basterà moltiplicare per tre H<sub>2</sub> in modo tale da avere sei
 
N<sub>2</sub>+ 3H<sub>2</sub> --'''<big>→</big>''' 2NH<sub>3</sub>
 
infine si bilancia l’azoto N<sub>2</sub> in questo caso risultano essere due a destra e due a sinistra quindi sono perfettamente bilancia
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La doppia freccia non è un errore ma indica che la reazione è una reazione di equilibrio: a tempo debito!
 
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Quindi:
 
▲* il bilanciamento di una reazione non può essere condotto modificando i pedici delle formule, cioè i numeri scritti in basso dopo il simbolo dell’elemento,
▲* se davanti alla formula di una molecola non compare alcun coefficiente stechiometrico, questo vale 1; se, invece, il coefficiente è 2, oppure 3 (o superiore) si deve considerare un numero di molecole doppio, triplo ..., e ciò porta a raddoppiare, triplicare, e così via di seguito, il numero di tutti i tipi di atomo di cui la molecola è formata. Per esempio, la scrittura 4 NO<sub>2</sub> indica 4 molecole di diossido di azoto, ciascuna delle quali contiene 1 atomo di azoto e 2 di ossigeno; in totale, pertanto, si avranno 4´1 = 4 atomi Ne 4´2 = 8 atomi O;
▲* i coefficienti stechiometrici vanno introdotti in successione sino a che il numero di atomi di ciascuna specie non coincide da una parte e dall’altra della freccia;
 
i coefficienti stechiometrici indicano i rapporti che devono essere rispettati in base alla legge delle proporzioni, ma tali numeri esprimono i rapporti in MOLI ……...
 
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